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关闭窗口 关键词： 生活污水； A2/O工艺； 景观回用
引言
随着人们对居住区环境的要求不断提高，小区的建筑景观设计已越来越受到人们的关注。其中水景以独特多样的形式成为建筑景观设计的重要组成部分。我国目前水景住宅的景观用水除少数为自然降水以外，其余均来源于城市管网的自来水，且多数的水景景观因受到每日耗水量的制约而无法达到预期的效果。改善景观用水现状，探索获取景观用水补充水源的新途径，是亟待研究的课题。小区生活污水具有原水水量和水质稳定的特点，污染物的成分主要是有机物，可生化性好，处理工艺成熟，可成为较好的景观水回用水源。将小区生活污水回用于景观的关键是脱氮除磷。A2/O工艺采用厌氧、缺氧、好氧交替运行，能同时去除有机物、氮、磷。本文对传统的A2/O工艺进行改进，经研究改进后的A2/O工艺出水水质好，经深度处理后回用于景观可行。
1 实验部分
1.1 实验水样
实验原水取自南京郁金香花园生活污水生物处理系统初沉池后。原水的水质指标见表1
表1 原水水质指标
指 标 CODcr（mg/l） NH3-N（mg/l） TP （mg/l） 浊度 （NTU）
初沉池前 166.7～292.3 32.1～80.0 3.1～8.4 63.5～127.8
平 均 值 205.7 58.5 5.9 97.0
初沉池后 106.6～236.5 28.5～73.0 2.3～5.3 38.8～68.0
平 均 值 136.4 42.1 4.1 53.7
1.2 工艺流程
用生物法有效地去除污水中的氮、磷污染物是污水景观回用的关键技术。各种同步脱氮除磷的工艺近年来应运而生，如：A2/O工艺、Bardenpho工艺、Phoredox工艺、UCT工艺、VIP工艺、氧化沟脱氮除磷工艺、SBR脱氮除磷工艺等。这些工艺特点都是为不同功能的微生物菌种创造有利于生长的厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件。各工艺之间的不同在于变换了三种运行状态的组合方式、进水方式、回流方式以及时空分布等。
分析比较各种同步脱氮除磷工艺，其中A2/O法工艺流程最为简单、总水力停留时间少于其他
同类工艺，而且应用广泛，已积累有一定的设计和运行经验，出水水质稳定，通过对流程的控制和改进，可以获得较好的脱氮除磷效果。适用于小区生活污水的处理。
鉴于景观用水对氮、磷的要求比其它回用用途都要高，常规的城市生活污水厂二级处理后的出水较难达到景观用水的水质标准（GB/T18921-2002），应在二级处理的基础上增加深度处理。本实验流程分两阶段即A2/O工艺二级处理和混凝沉淀深度处理。实验采用的A2/O工艺是在传统型A2/O工艺的好氧池中加设折流挡板并充填填料，形成推流式的生物接触氧化曝气池，称之为“A2/O接触氧化法”。A2/O接触氧化工艺除了具有传统的A2/O工艺的一些优点：如丝状菌不宜繁殖，不产生污泥膨胀等，还兼有生物接触氧化法的一些优点：如操作简单，便于维护；污泥生成量少，易沉淀，不需污泥回流等。工艺流程如图1。
1.3 实验装置
厌氧池和缺氧池均为圆柱形塑料容器，有效容积分别是12.5×10-3m3和8.3×10-3m3；生物接触氧化池是由7mm厚的塑料板焊接而成的，体积为0.5m×0.5m×0.2m，有效容积为25×10-3m3，内设5廊道，每廊道内放置一只微孔曝气头和一根由中心绳连结而成的软性纤维状填料，污水在池中呈推流式流动。二沉池也是用同种塑料板焊接成的，呈锥形状。配套设备有 ACO型电磁式空气泵一台，BT00—100M型蠕动泵两台。
1.4 实验方法
本实验从6月初开始，分四阶段进行。第一阶段从活性污泥的培养与驯化到系统稳定，由于实验是在夏季进行的，微生物的活性较强，整个过程不到一个月（从6月25日至7月21日）；第二阶段，稳定之后连续运行一个多月并连续测定各项水质指标（从7月22日至8月26日）；第三阶段，深度处理阶段包括混凝剂最佳投加量的确定和混凝沉淀效果分析，与第二阶段后期同步进行；第四阶段，景观回用模拟与分析，考查了处理水回用于景观水体时藻类在20天内的繁殖情况（从9月1日至9月20日）。
1.4.1 活性污泥的培养与驯化
取郁金香花园生活污水排水明沟底泥作为种泥连续闷曝1～2天后，排出约60%的污水，同时引入新鲜污水再继续闷曝，持续7～10天后形成了黄褐色的絮状物。此时混合液的污泥沉降比达20%左右，通过镜检，可以看到一些菌胶团、固着型的纤毛虫等原生动物。表明活性污泥培养驯化已近成熟。
1.4.2 系统的调试与运行
（1）污水经厌氧池顺次自流入后面的各池（如图1），本实验中的厌氧池兼有调节池的作用，通过调节厌氧池出口处的管路阀门，控制流量，改变停留时间；通过控制电磁式空气泵的曝气量，调节溶解氧的高低。
（2）确定系统最佳运行条件和参数，使系统在最佳运行条件下趋于稳定，并连续测定各项水质指标。监测指标及方法如
表2：
表2 监测指标及方法
指标 COD NH3-N TP 浊度
方法 重铬酸钾法 纳氏试剂比色法 氯化亚锡还原光度法 GDS-3B型光电式浊度仪
1.4.3 工艺运行参数
主要工艺运行参数见表3
表3 工艺运行参数
名 称 流量（ml/min） MLSS（mg/l） 回流比 温度（℃） 水力停留时间（h）
厌氧 缺氧 接触氧化 溶解氧（mg/l）
厌氧 缺氧 接触氧化
运行参数 100 5000 2：1 28～38 2.1 1.4 4.2 <0.2 <0.5 ≥2.0
1.4.4 混凝沉淀
混凝、沉淀、过滤、消毒是一种较常用的传统的深度处理工艺可以进一步去除二级出水中的胶体和微小的悬浮物，能降低出水的色度，浑浊度，尤其除磷效果显著。实验中采用的混凝剂是工程上最常用最经济的硫酸铝。为了确定硫酸铝的最佳投加量和最佳混凝条件，采用正交实验法。取1000ml的二沉池出水分别于不同的1000ml的烧杯中，投加不同量的硫酸铝，先快速搅拌30s，再慢速搅拌15—30min，静止沉淀后取其上清液监测浊度和TP值，以确定混凝剂的最佳投加量（将于另一篇文章中专门述及）。
2 结果与分析
2.1 A2/O接触氧化工艺的处理效果分析
A2/O工艺的各项指标的去除效果分别见图2、图3、图4、图5。
由图2、3、4、5可以看出，出水COD浓度值稳定在22.7～70.0mg/L之间，平均值为46.6mg/L，平均除去率为65.8%，最高可达80%，去除效果较好； NH3-N的出水非常稳定，浓度基本维持在13.3mg/L以下，平均除去率达82.1%，最高可达95.8%，说明了系统的反硝化脱氮效果良好；而TP的进出水浓度波动均比较大，去除率不稳定，在系统运行的初期去除效果较差，在图示的第17组数据之后（即针对除磷效果不理想在不改变脱氮的前提下对系统进行了调试待稳定之后），去除率才出现了上升的趋势，稳定阶段TP的平均去除率为56.1 %；出水浊度基本稳定在9NTU以下，平均去除率为89%，最高可达94.1%，去除效果良好。
2.2 脱氮除磷效果分析
脱氮除磷的效果受溶解氧、混合液回流比、温度、水力停留时间、污泥龄等多种因素的影响。但两者在某些工艺条件上却存在着矛盾，如氨氮的硝化作用需要有较长的污泥龄和较低的污泥负荷，但除磷则恰恰相反。通过对A2/O工艺进行改进，在好氧段投放填料使硝化菌栖息于填料表面缓慢增长，解决了硝化菌的泥龄问题，所以具有良好的脱氮效果；生物膜固着于填料上污泥产量少，取消了污泥回流， 虽克服了传统的A2/O工艺因回流污泥中夹有大量的NO3—N而影响了除磷效果，但不能通过排放剩余污泥而除磷，故除磷效果相对较差，考虑到后续的混凝沉淀具有显著的除磷效果，所以在A2/O工艺中，实验原则定为以脱氮为主兼顾除磷，在不改变脱氮率的前提下通过增大厌氧段的停留时间来提高除磷效果。增大混合液回流比也能显著提高脱氮率，但缺氧段必须有充足的碳源，否则增大回流比反而影响脱氮率。
2.3污泥问题
对工艺进行改进后大大的提高了生物吸附功能，降低了污泥量，改善了沉降性能，使二沉池出水水质有了明显的提高。二沉池污泥主要来源于脱落下来的老化生物膜，定期排出系统。
2.4深度处理效果分析
由A2/O接触氧化工艺的处理效果分析可知，二级处理水中仍含有一定数量的污染物：COD为22.7～70.0mg/L、NH3-N为1.6～13.3mg/L、TP为0.9～4.1mg/L、浊度为3.3～8.8NTU，因此必须对二级处理水进行深度处理。经混凝沉淀深度处理后出水的色度、浊度等表观性状非常好，由图6也可以看出浊度和TP的去除效果非常显著，TP的平均去除率约为88%，浊度约为86%，但COD和NH3-N去除不明显。最终出水水质如表4所示。
表4 出水水质
出水水质 COD（mg/l） NH3-N（mg/l） TP （mg/l） 浊度 （NTU）
平 均 值 25.4 4.7 0.17 0.7
标准值 ≤30～50 ≤5 ≤0.5 ≤5.0
注：观赏性景观环境用水和娱乐性景观环境用水的COD的标准值不同。
最终出水的各项指标的平均值，符合《城市污水再生利用景观环境用水水质》标准（GB/T18921-2002）。
3 景观回用模拟与分析
为了考查生活污水回用于景观水体时水体的富营养化过程，实验期间将处理后的回用水与自来水同时放置室外模拟景观用水。环境温度为26～31℃；光照时间为10：00～15：00。
试验初期处理后的回用水透明度好，无异味，两种水的感官性状差异不大；在第6～8天后，处理水出现青苔、藻类等沉积，感观变黄，COD、NH3-N、TP均开始出现了一次小的生长高峰，由于这一峰值很小，对感观效果影响不大。随后COD未能稳定，继续波动；NH3-N缓慢下降；TP迅速下降后不断上升，在第16～18天后出现了一次大的峰值。随时间的变化情况如图7。
4 结论与建议
（1）通过对传统的A2/O工艺进行改进：①在好氧段投放填料、增设折流档板加长流程，解决了传统的A2/O工艺中脱氮与除磷间的不可调和的泥龄矛盾，使脱氮效果有了显著的提高。②取消了污泥回流，使流程更加简洁，降低了运行费用，同时也克服了传统的A2/O工艺因回流污泥中夹有大量的NO3—N而影响了除磷效果，但不能通过排泥除磷。如何更进一步提高除磷效果，还有待于进一步的研究。
（2）改进后的A2/O工艺出水经混凝沉淀后表观好，无异味，各项指标的平均值，符合《城市污水再生利用景观环境用水水质》标准（GB/T18921-2002）。
（3）混凝沉淀时所需的混凝剂量与TP的进水浓度、二沉池出水浓度以及回用用途等有关。若TP的进出水浓度波动比较大，投加量常常是不固定的。
参 考 文 献
[1] 陆轶峰. 城市污水生物脱氮除磷常规工艺分析. 云南环境科学， 2002，1:47～49
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